超详细:常用的设计模式汇总

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作者:chenshuyong

cnblogs.com/chenshuyong/p/9998164.html

单例模式:

即一个应用程序中,某个类的实例对象只有一个,你没有办法去new,因为构造器是被private修饰的,一般通过其get方法获取到他们的实例。

懒汉写法(线程不安全)

public class Singleton {

private static Singleton singleton;

private Singleton() {
}

public static Singleton getInstance() {
 if (singleton == null) {
  singleton = new Singleton();
 }
 return singleton;
}
}

懒汉式写法(线程安全)

public class Singleton {  
   private static Singleton instance;  
   private Singleton (){}  
   public static synchronized Singleton getInstance() {  
   if (instance == null) {  
       instance = new Singleton();  
   }  
   return instance;  
   }  
}

饿汉式写法

public class Singleton {  
   private static Singleton instance = new Singleton();  
   private Singleton (){}  
   public static Singleton getInstance() {  
   return instance;  
   }  
}

静态内部类

public class Singleton {  
   private static class SingletonHolder {  
   private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
   }  
   private Singleton (){}  
   public static final Singleton getInstance() {  
   return SingletonHolder.INSTANCE;  
   }  
}

枚举

这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式,它不仅能避免多线程同步问题,而且还能防止反序列化重新创建新的对象,可谓是很坚强的壁垒啊,不过,个人认为由于1.5中才加入enum特性,用这种方式写不免让人感觉生疏。

public enum Singleton {  
   INSTANCE;  
   public void whateverMethod() {  
   }  
}

双重校验锁

public class Singleton {  
   private volatile static Singleton singleton;  
   private Singleton (){}  
   public static Singleton getSingleton() {  
   if (singleton == null) {  
       synchronized (Singleton.class) {  
       if (singleton == null) {  
           singleton = new Singleton();  
       }  
       }  
   }  
   return singleton;  
   }  
}

实际应用场景:

  1. 在Spring中创建的Bean实例默认都是单例模式存在的。

  2. Windows的Task Manager(任务管理器)就是很典型的单例模式(这个很熟悉吧),想想看,是不是呢,你能打开两个windows task manager吗?不信你自己试试看哦~

  3. windows的Recycle Bin(回收站)也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中,回收站一直维护着仅有的一个实例。

  4. 网站的计数器,一般也是采用单例模式实现,否则难以同步。

  5. 应用程序的日志应用,一般都何用单例模式实现,这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态,因为只能有一个实例去操作,否则内容不好追加。

观察者模式:

对象间一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。

超详细:常用的设计模式汇总

给你举个栗子:假设有三个人,小美(女,22),小王和小李。小美很漂亮,小王和小李是两个程序猿,时刻关注着小美的一举一动。有一天,小美说了一句:“谁来陪我打游戏啊。”

这句话被小王和小李听到了,结果乐坏了,蹭蹭蹭,没一会儿,小王就冲到小美家门口了,在这里,小美是被观察者,小王和小李是观察者,被观察者发出一条信息,然后观察者们进行相应的处理,看代码:

public interface Person {
   //小王和小李通过这个接口可以接收到小美发过来的消息
   void getMessage(String s);
}

这个接口相当于小王和小李的电话号码,小美发送通知的时候就会拨打getMessage这个电话,拨打电话就是调用接口,看不懂没关系,先往下看

public class LaoWang implements Person {

   private String name = "小王";

   public LaoWang() {
   }

   @Override
   public void getMessage(String s) {
       System.out.println(name + "接到了小美打过来的电话,电话内容是:" + s);
   }

}

public class LaoLi implements Person {

   private String name = "小李";

   public LaoLi() {
   }

   @Override
   public void getMessage(String s) {
       System.out.println(name + "接到了小美打过来的电话,电话内容是:->" + s);
   }

}

代码很简单,我们再看看小美的代码:

public class XiaoMei {
   List<Person> list = new ArrayList<Person>();
    public XiaoMei(){
    }

    public void addPerson(Person person){
        list.add(person);
    }

    //遍历list,把自己的通知发送给所有暗恋自己的人
    public void notifyPerson() {
        for(Person person:list){
            person.getMessage("你们过来吧,谁先过来谁就能陪我一起玩儿游戏!");
        }
    }
}

我们写一个测试类来看一下结果对不对

public class Test {
   public static void main(String[] args) {

       XiaoMei xiao_mei = new XiaoMei();
       LaoWang lao_wang = new LaoWang();
       LaoLi lao_li = new LaoLi();

       //小王和小李在小美那里都注册了一下
       xiao_mei.addPerson(lao_wang);
       xiao_mei.addPerson(lao_li);

       //小美向小王和小李发送通知
       xiao_mei.notifyPerson();
   }
}

实际应用场景:

场景描述:

以购票为核心业务(此模式不限于该业务),但围绕购票会产生不同的其他逻辑,如:

  • 购票后记录文本日志

  • 购票后记录数据库日志

  • 购票后发送短信

  • 购票送抵扣卷、兑换卷、积分
    -其他各类活动等

传统解决方案:

在购票逻辑等类内部增加相关代码,完成各种逻辑。

存在问题:

1、一旦某个业务逻辑发生改变,如购票业务中增加其他业务逻辑,需要修改购票核心文件、甚至购票流程。

2、日积月累后,文件冗长,导致后续维护困难。

存在问题原因主要是程序的"紧密耦合",使用观察模式将目前的业务逻辑优化成"松耦合",达到易维护、易修改的目的,同时也符合面向接口编程的思想。

观察者模式典型实现方式:

  • 定义2个接口:观察者(通知)接口、被观察者(主题)接口

  • 定义2个类,观察者对象实现观察者接口、主题类实现被观者接口

  • 主题类注册自己需要通知的观察者

  • 主题类某个业务逻辑发生时通知观察者对象,每个观察者执行自己的业务逻辑。

装饰者模式

对已有的业务逻辑进一步的封装,使其增加额外的功能,如Java中的IO流就使用了装饰者模式,用户在使用的时候,可以任意组装,达到自己想要的效果。

举个栗子,我想吃三明治,首先我需要一根大大的香肠,我喜欢吃奶油,在香肠上面加一点奶油,再放一点蔬菜,最后再用两片面包夹一下,很丰盛的一顿午饭,营养又健康。那我们应该怎么来写代码呢?首先,我们需要写一个Food类,让其他所有食物都来继承这个类,看代码:

public class Food {

   private String food_name;

   public Food() {
   }

   public Food(String food_name) {
       this.food_name = food_name;
   }

   public String make() {
       return food_name;
   };
}

代码很简单,我就不解释了,然后我们写几个子类继承它:

//面包类
public class Bread extends Food {

   private Food basic_food;

   public Bread(Food basic_food) {
       this.basic_food = basic_food;
   }

   public String make() {
       return basic_food.make()+"+面包";
   }
}

//奶油类
public class Cream extends Food {

   private Food basic_food;

   public Cream(Food basic_food) {
       this.basic_food = basic_food;
   }

   public String make() {
       return basic_food.make()+"+奶油";
   }
}

//蔬菜类
public class Vegetable extends Food {

   private Food basic_food;

   public Vegetable(Food basic_food) {
       this.basic_food = basic_food;
   }

   public String make() {
       return basic_food.make()+"+蔬菜";
   }

}

这几个类都是差不多的,构造方法传入一个Food类型的参数,然后在make方法中加入一些自己的逻辑,如果你还是看不懂为什么这么写,不急,你看看我的Test类是怎么写的,一看你就明白了

public class Test {
   public static void main(String[] args{
       Food food = new Bread(new Vegetable(new Cream(new Food("香肠"))));
       System.out.println(food.make());
   }
}

看到没有,一层一层封装,我们从里往外看:最里面我new了一个香肠,在香肠的外面我包裹了一层奶油,在奶油的外面我又加了一层蔬菜,最外面我放的是面包,是不是很形象,哈哈~ 这个设计模式简直跟现实生活中一摸一样,看懂了吗?

实际应用场景:

如上述一样,不同的人,选择的搭配不同,对应价格也不相同,若是应用传统方式你会发现这里四种配料就要写十几种实现类了,那如果我们的配料是二十几种或者三十几种呢,那么使用继承这种 方式肯定会使我们的子类爆炸。

通过不同的组合以Food food = new Bread(new Vegetable(new Cream(new Food("香肠"))));形式更加简化,结构更加清楚的方式展现。

优点:

  • 把类中的装饰功能从类中搬除,可以简化原来的类

  • 可以把类的 核心职责和装饰功能区分开来,结构清晰 明了并且可以去除相关类的重复的装饰逻辑。

适配器模式

将两种完全不同的事物联系到一起,就像现实生活中的变压器。假设一个手机充电器需要的电压是20V,但是正常的电压是220V,这时候就需要一个变压器,将220V的电压转换成20V的电压,这样,变压器就将20V的电压和手机联系起来了。

public class Test {
   public static void main(String[] args{
       Phone phone = new Phone();
       VoltageAdapter adapter = new VoltageAdapter();
       phone.setAdapter(adapter);
       phone.charge();
   }
}

// 手机类
class Phone {

   public static final int V = 220;// 正常电压220v,是一个常量

   private VoltageAdapter adapter;

   // 充电
   public void charge() {
       adapter.changeVoltage();
   }

   public void setAdapter(VoltageAdapter adapter{
       this.adapter = adapter;
   }
}

// 变压器
class VoltageAdapter {
   // 改变电压的功能
   public void changeVoltage() {
       System.out.println("正在充电...");
       System.out.println("原始电压:" + Phone.V + "V");
       System.out.println("经过变压器转换之后的电压:" + (Phone.V - 200) + "V");
   }
}


超详细:常用的设计模式汇总

适配器模式应用场景

类适配器与对象适配器的使用场景一致,仅仅是实现手段稍有区别,二者主要用于如下场景:

  • 想要使用一个已经存在的类,但是它却不符合现有的接口规范,导致无法直接去访问,这时创建一个适配器就能间接去访问这个类中的方法。

  • 我们有一个类,想将其设计为可重用的类(可被多处访问),我们可以创建适配器来将这个类来适配其他没有提供合适接口的类。

以上两个场景其实就是从两个角度来描述一类问题,那就是要访问的方法不在合适的接口里,一个从接口出发(被访问),一个从访问出发(主动访问)。

接口适配器使用场景:

  • 想要使用接口中的某个或某些方法,但是接口中有太多方法,我们要使用时必须实现接口并实现其中的所有方法,可以使用抽象类来实现接口,并不对方法进行实现(仅置空),然后我们再继承这个抽象类来通过重写想用的方法的方式来实现。这个抽象类就是适配器。

工厂模式

简单工厂模式:一个抽象的接口,多个抽象接口的实现类,一个工厂类,用来实例化抽象的接口

// 抽象产品类
abstract class Car {
   public void run();

   public void stop();
}

// 具体实现类
class Benz implements Car {
   public void run() {
       System.out.println("Benz开始启动了。。。。。");
   }

   public void stop() {
       System.out.println("Benz停车了。。。。。");
   }
}

class Ford implements Car {
   public void run() {
       System.out.println("Ford开始启动了。。。");
   }

   public void stop() {
       System.out.println("Ford停车了。。。。");
   }
}

// 工厂类
class Factory {
   public static Car getCarInstance(String type{
       Car c = null;
       if ("Benz".equals(type)) {
           c = new Benz();
       }
       if ("Ford".equals(type)) {
           c = new Ford();
       }
       return c;
   }
}

public class Test {

   public static void main(String[] args{
       Car c = Factory.getCarInstance("Benz");
       if (c != null) {
           c.run();
           c.stop();
       } else {
           System.out.println("造不了这种汽车。。。");
       }

   }

}

工厂方法模式:有四个角色,抽象工厂模式,具体工厂模式,抽象产品模式,具体产品模式。不再是由一个工厂类去实例化具体的产品,而是由抽象工厂的子类去实例化产品

// 抽象产品角色
public interface Moveable {
   void run();
}

// 具体产品角色
public class Plane implements Moveable {
   @Override
   public void run() {
       System.out.println("plane....");
   }
}

public class Broom implements Moveable {
   @Override
   public void run() {
       System.out.println("broom.....");
   }
}

// 抽象工厂
public abstract class VehicleFactory {
   abstract Moveable create();
}

// 具体工厂
public class PlaneFactory extends VehicleFactory {
   public Moveable create() {
       return new Plane();
   }
}

public class BroomFactory extends VehicleFactory {
   public Moveable create() {
       return new Broom();
   }
}

// 测试类
public class Test {
   public static void main(String[] args) {
       VehicleFactory factory = new BroomFactory();
       Moveable m = factory.create();
       m.run();
   }
}

抽象工厂模式:与工厂方法模式不同的是,工厂方法模式中的工厂只生产单一的产品,而抽象工厂模式中的工厂生产多个产品

//抽象工厂类
public abstract class AbstractFactory {
   public abstract Vehicle createVehicle();
   public abstract Weapon createWeapon();
   public abstract Food createFood();
}
//具体工厂类,其中Food,Vehicle,Weapon是抽象类,
public class DefaultFactory extends AbstractFactory{
   @Override
   public Food createFood() {
       return new Apple();
   }
   @Override
   public Vehicle createVehicle() {
       return new Car();
   }
   @Override
   public Weapon createWeapon() {
       return new AK47();
   }
}
//测试类
public class Test {
   public static void main(String[] args) {
       AbstractFactory f = new DefaultFactory();
       Vehicle v = f.createVehicle();
       v.run();
       Weapon w = f.createWeapon();
       w.shoot();
       Food a = f.createFood();
       a.printName();
   }
}

工厂模式例子很多,我大概说一下上面三种的特点:

  1. 简单工厂模式:每次扩展时,需要添加一个类,并修改工厂类代码,给get方法添加一条分支。

  2. 工厂方法模式:它与简单工厂的区别就在于有多个工厂,每个工厂只专注生产一种产品,当需要修改获取的产品时,只需要修改所访问的工厂就行。

  3. 抽象工厂模式:每次扩展时,需要添加1个类,并添加1个对应工厂。既是优点(扩展灵活,不需要修改旧的类)又是缺点(总是要编写新工厂)。

代理模式(proxy)

有两种,静态代理和动态代理。先说静态代理,很多理论性的东西我不讲,我就算讲了,你们也看不懂。什么真实角色,抽象角色,代理角色,委托角色。。。乱七八糟的,我是看不懂。

之前学代理模式的时候,去网上翻一下,资料一大堆,打开链接一看,基本上都是给你分析有什么什么角色,理论一大堆,看起来很费劲,不信的话你们可以去看看,我是看不懂他们在说什么。咱不来虚的,直接用生活中的例子说话。

注意:我这里并不是否定理论知识,我只是觉得有时候理论知识晦涩难懂,喜欢挑刺的人一边去,你是来学习知识的,不是来挑刺的

到了一定的年龄,我们就要结婚,结婚是一件很麻烦的事情,(包括那些被父母催婚的)。有钱的家庭可能会找司仪来主持婚礼,显得热闹,洋气~好了,现在婚庆公司的生意来了,我们只需要给钱,婚庆公司就会帮我们安排一整套结婚的流程。

整个流程大概是这样的:家里人催婚->男女双方家庭商定结婚的黄道即日->找一家靠谱的婚庆公司->在约定的时间举行结婚仪式->结婚完毕

婚庆公司打算怎么安排婚礼的节目,在婚礼完毕以后婚庆公司会做什么,我们一概不知。。。别担心,不是黑中介,我们只要把钱给人家,人家会把事情给我们做好。所以,这里的婚庆公司相当于代理角色,现在明白什么是代理角色了吧。

代码实现请看:

//代理接口
public interface ProxyInterface {
//需要代理的是结婚这件事,如果还有其他事情需要代理,比如吃饭睡觉上厕所,也可以写
void marry();
//代理吃饭(自己的饭,让别人吃去吧)
//void eat();
//代理拉屎,自己的屎,让别人拉去吧
//void shit();
}

文明社会,代理吃饭,代理拉屎什么的我就不写了,有伤社会风化~~~能明白就好

好了,我们看看婚庆公司的代码:

public class WeddingCompany implements ProxyInterface {

private ProxyInterface proxyInterface;

public WeddingCompany(ProxyInterface proxyInterface{
 this.proxyInterface = proxyInterface;
}

@Override
public void marry() 
{
 System.out.println("我们是婚庆公司的");
 System.out.println("我们在做结婚前的准备工作");
 System.out.println("节目彩排...");
 System.out.println("礼物购买...");
 System.out.println("工作人员分工...");
 System.out.println("可以开始结婚了");
 proxyInterface.marry();
 System.out.println("结婚完毕,我们需要做后续处理,你们可以回家了,其余的事情我们公司来做");
}

}

看到没有,婚庆公司需要做的事情很多,我们再看看结婚家庭的代码:

public class NormalHome implements ProxyInterface{

@Override
public void marry() {
 System.out.println("我们结婚啦~");
}

}

这个已经很明显了,结婚家庭只需要结婚,而婚庆公司要包揽一切,前前后后的事情都是婚庆公司来做,听说现在婚庆公司很赚钱的,这就是原因,干的活多,能不赚钱吗?

来看看测试类代码:

public class Test {
public static void main(String[] args) {
 ProxyInterface proxyInterface = new WeddingCompany(new NormalHome());
 proxyInterface.marry();
}
}

运行结果如下:

超详细:常用的设计模式汇总

这里可以看出代理模式与装饰模式很相似,这里简单介绍下其区别:

代理模式(Proxy 模式)可理解为:我想做,但不能做,我需要有一个能干的人来帮我做。即:代理,偏重因自己无法完成或自己无需关心,需要他人干涉事件流程,更多的是对对象的控制。

装饰器模式(Decorator 模式)可理解为:我想做,但不能做,我需要有各类特长的人来帮我做,但我有时只需要一个人,有时又需要很多人。即:装饰,偏重对原对象功能的扩展,扩展后的对象仍是是对象本身。

24种设计模式详解

设计模式是什么鬼(初探)

设计模式是什么鬼(原型)

设计模式是什么鬼(单例)

设计模式是什么鬼(适配器)

设计模式是什么鬼(策略)

设计模式是什么鬼(状态)

设计模式是什么鬼(模板方法)

设计模式是什么鬼(门面)

设计模式是什么鬼(装饰)

设计模式是什么鬼(中介)

设计模式是什么鬼(组合)

设计模式是什么鬼(迭代器)

设计模式是什么鬼(备忘录)

设计模式是什么鬼(责任链)

设计模式是什么鬼(观察者)

设计模式是什么鬼(代理)

设计模式是什么鬼(工厂方法)

设计模式是什么鬼(桥接)

设计模式是什么鬼(抽象工厂)

设计模式是什么鬼(建造者)

设计模式是什么鬼(命令模式)

设计模式是什么鬼(访问者)

设计模式是什么鬼(解释器)

设计模式什么鬼?(终章)



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